Machine Learning for Event Reconstruction in the CMS Phase-2 High Granularity Calorimeter Endcap
Laboratoire Leprince-Ringuet, École Polytechnique - CNRS/IN2P3（勒普朗斯-林盖实验室，巴黎综合理工学院 - 法国国家科学研究中心/欧洲核子研究组织）
CMS Phase-2 高分辨率 calorimeter 端帽采用机器学习技术改进事件重建，以利用高空间分辨率和精确时间信息。
2025-12-08 hep-ex physics.ins-det
Measurements with silicon photomultipliers of dose-rate effects in the radiation damage of plastic scintillator tiles in the CMS hadron endcap calorimeter
测量了CMS探测器强子端盖（HE）量热计中使用的塑料闪烁体瓦由于辐射损伤而导致的信号输出的减少。瓷砖暴露在质子-质子（pp）碰撞产生的粒子在欧洲核子研究中心大型强子对撞机与质心能量为13 TeV，对应于50 fb $^{-1}$交付的光度。的测量是基于读出通道的HE仪器与硅光电倍增器，并来自使用数据从几个来源：激光校准系统，一个可移动的放射性源，以及强子和μ子产生的PP碰撞。结果从几个辐照运动使用$^{60}$钴源进行了讨论。损伤呈现为剂量率的函数。在这些测量的范围内，对于固定剂量，损伤随剂量率的降低而增加。
2020-06-11 hep-ex physics.ins-det
Charge Distribution Dependency on Gap Thickness of CMS Endcap RPC
本文系统地研究了CMS阻性板室（RPC）的电荷分布与气隙厚度的关系。用2 mm厚的酚醛高压层压板制作了6种不同间隙厚度的双间隙RPC原型，间隙厚度从1.0 mm到2.0 mm，步长为0.2 mm。六个间隙的效率被测量为有效高电压的函数。我们报告的间隙的电场的强度随间隙厚度的增加而减小。测量了六个带隙中的电荷分布。在较高电压下的电荷分布中可以看到空间电荷效应。使用逻辑函数来拟合电荷分布数据。在较小的气隙内可以产生较小的电荷。但数字化的门槛也应该降低，以利用这些较小的费用。
2016-05-07 hep-ex physics.ins-det
Radiation Testing of Electronics for the CMS Endcap Muon System
欧洲核子研究中心大型强子对撞机（LHC）粒子加速器的紧凑型μ子螺线管（CMS）实验的数据读出和触发系统中使用的电子设备暴露在高辐射水平下。这种辐射可能会对电子电路造成永久性损坏，以及暂时性影响，如单粒子翻转引起的数据损坏。一旦高亮度LHC（HL-LHC）加速器升级完成，它的瞬时亮度将是LHC的五倍，从而可以检测到罕见的物理过程，新粒子和相互作用。已经进行了测试，以确定辐射对用于端盖μ子电子项目的电子部件的影响，该项目目前正在设计用于2013年在CMS实验中安装。在这些测试期间，测试板上的数字元件在用55 MeV质子辐照的同时以主动数据读出操作。在反应堆测试中，组件暴露于HL-LHC预期的30年当量中子辐射水平。μ子系统的最高总电离剂量（TID）预计在CMS探测器的最内部，十年内为8900拉德。我们的研究结果表明，为新电子产品选择的商用现货（COTS）组件将在CMS辐射环境中可靠运行。
2012-08-20 hep-ex physics.ins-det
A GEANT4 Simulation Studyof BESIII endcap TOF Upgrade
建立了一个基于GEANT 4的Monte-Carlo模型，用于研究北京谱仪（BESIII）端盖飞行时间（ETOF）的性能。研究发现，多散射效应主要来自于MDC端盖材料，会引起ETOF读出单元的多次击中，从而显著影响ETOF的时序特性。具有更小读出单元结构的多间隙电阻板室（MRPC）更适合于ETOF探测器，这是由于显著降低了多命中率，从目前使用的基于闪烁器的ETOF的71.5%降低到基于MRPC的ETOF的21.8%或16.7%，这取决于所使用的读出垫尺寸。MRPC ETOF的定时性能也得到了改善。这些模拟结果表明，并指导ETOF升级工作在BESIII。
2012-08-15 hep-ex physics.ins-det
R&D for a Dedicated Fast Timing Layer in the CMS Endcap Upgrade
CMS的第二阶段升级计划是为了高亮度LHC（HL-LHC）时代，届时每个光束交叉的平均相互作用次数（“及时堆积”）预计将达到约140-200。例如，在事件重建期间，如果物理对象被标记有“事件时间”，则可以减少由错误关联的喷流和光子簇射引起的潜在背景。该标记与“事件顶点”完全互补，后者已被普遍用于减少错误重建。由于跟踪顶点分辨率通常为均方根顶点分布的~10^{-3}（50微米/4.8厘米），而对于计时仅证明了~10^{-1}（即20与170皮秒（psec）），因此通常假设仅对光子（即EM热量计或最大能量）计时感兴趣。我们表明，最佳的解决方案可能是一个单一的计时层，测量带电粒子和光子的时间（预淋浴层）。
2014-09-17 hep-ex physics.ins-det
Irradiation Tests and Expected Performance of Readout Electronics of the ATLAS Hadronic Endcap Calorimeter for the HL-LHC
ATLAS强子端盖量热计（HEC）的读出电子器件将不得不承受比其设计值大3-5倍的辐射环境。配备GaAs ASIC并构成读出电子设备核心的计数板和求和板（PSB）受到中子和质子的辐照，其通量超过HL-LHC十年运行的数倍。中子测试在捷克共和国Rez的NPI进行，其中36 MeV的质子束被引导到厚的重水靶上以产生中子。质子辐照是在瑞士维利根的PSI质子辐照设施的PROSCAN区域用200 MeV质子进行的。在这两个测试中的S参数的原位测量允许频率相关的性能参数，如增益和输入阻抗，作为注量的函数的评估。ASIC响应的线性度是在中子试验中直接测量的，具有变化幅度的三角形输入脉冲。所获得的结果允许的HEC的预期性能退化的估计。为了替代PSB芯片，研究了替代技术，并暴露于类似的中子辐射水平。特别是，IHP 250 nm Si CMOS技术已证明表现出良好的性能，并符合所需的规格。目前的PSB设备的性能测量，在HL-LHC条件下的预期性能退化，并从替代技术的结果将被提交。
2013-09-03 hep-ex physics.ins-det
Layout and Assembly Technique of the GEM Chambers for the Upgrade of the CMS First Muon Endcap Station
CMS最近选择了Triple-GEM探测器技术作为其前向μ子探测器系统升级的一部分，因为GEM探测器在大型强子对撞机（HL-LHC）未来高亮度阶段预期的高辐射环境中提供稳定的操作。在第一步中，GEM腔室（探测器）将安装在$1.6<\left|η\right|<2.2$伪快度区最里面的μ子端盖站，主要是为了控制第二次LHC长周期运行后的1级μ子触发率。这些新的腔室将为$η$ -区域中的μ子系统增加冗余，在该区域中，背景速率高，并且由于CMS磁场而导致的μ子轨迹的弯曲小。已经开发了一种用于这种腔室的新型构造技术，其中箔安装到单个堆叠上，然后均匀地机械拉伸，避免在活性气体体积内使用间隔物和胶水。我们描述了这种GEM腔室的布局，拉伸机制和整体组装技术。
2018-12-11 physics.ins-det
SNOWMASS WHITE PAPER - SLHC Endcap 1.4<y<4 Hadron Optical Calorimetry Upgrades in CMS with Applications to NLC/T-LEP, Intensity Frontier, and Beyond
在LHC和SLHC的CMS实验中，HE端盖量热计1.4 <y <4中的塑料闪烁体和/或读出WLS光纤中的辐射损伤将需要在2018年之后进行修复。我们描述了一种替代方案，使用现有的黄铜吸收剂在端盖量热计，取代塑料闪烁体瓷砖与氟化钡瓷砖，或石英瓷砖涂有薄（1 - 5微米）的抗辐射pTerphenyl（pTP）或快速荧光粉ZnO：Ga的薄膜。这些瓦片将被读出的直线，平行WLS光纤耦合到明确的塑料包层石英光纤的证明抗辐射容易更换阵列。我们描述了第二种替代方案，其具有在新型模拟粒子流切伦科夫补偿量热计中延伸至1.4 <y <4的新吸收体矩阵，使用石英瓦片和闪烁（塑料、BaF 2或pTP/ZnO：Ga薄膜涂覆的石英或液体闪烁体）瓦片的双重读出，还使用耦合至透明石英传输光纤的平行WLS光纤的易于更换的阵列用于读出。模拟粒子流闪烁器-切伦科夫补偿量热计在NLC/T-LEP探测器和强度前沿探测器中有应用。
2013-08-23 physics.ins-det
A GEM Detector System for an Upgrade of the High-eta Muon Endcap Stations GE1/1 + ME1/1 in CMS
基于CMS升级研发建议RD10.02，我们描述了CMS的LS 2 GEM项目的动机和主要特点，并建议在CMS的前向μ子系统中增加一个完整的GE 1/12探测器站，包括气体电子倍增器（GEM）室。目前现有的前向μ介子探测器的局限性时，在越来越高的光度预期LS 1后的操作，随后由一个GE 1/1站实现的预期性能改进的简要说明。第二部分介绍了探测器系统，然后概述了电子和相关服务，包括讨论项目的时间表和成本。介绍了在LS 1上安装前体演示器的计划。本提案旨在作为详细文件CMS-IN-2012-023的简明后续文件。如果获得批准，随后应提交详细的技术设计报告。
2012-11-30 physics.ins-det
ETROC1: The First Full Chain Precision Timing Prototype ASIC for CMS MTD Endcap Timing Layer Upgrade
本文介绍了用于CMS MTD端盖定时层升级的首款全链路精密定时原型ASIC ETROC1，其集成5×5像素阵列与外围电路，并在束流测试中实现每次击中42-46 ps的时间分辨率。
2024-09-03 hep-ex physics.ins-det
Neutron Irradiation and Electrical Characterisation of the First 8" Silicon Pad Sensor Prototypes for the CMS Calorimeter Endcap Upgrade
本研究针对CMS高粒度量能器升级需求，开展了8英寸硅pad传感器的中子辐照与电学表征，完成了研发关键里程碑并给出了传感器电学特性结果。
2022-09-21 physics.ins-det
Proton and Neutron Irradiation Tests of Readout Electronics of the ATLAS Hadronic Endcap Calorimeter
ATLAS强子端盖量热计的读出电子设备必须承受未来高亮度LHC（HL-LHC）的辐射环境，其辐射环境比设计值大10倍。GaAs ASIC是读出电子学的核心，它已经暴露在中子和质子辐射下，其通量高达HL-LHC运行十年的总预期通量的十倍。中子测试在捷克共和国Rez的NPI进行，其中36 MeV的质子束被引导到厚的重水靶上以产生中子。质子辐照是在瑞士维利根的PSI质子辐照设施的PROSCAN区域用200 MeV质子进行的。在这两个测试中的S参数的原位测量允许评估频率相关的性能参数-如增益和输入阻抗-作为注量的函数。ASIC响应的线性度已被直接测量在中子试验中，具有变化幅度的三角形输入脉冲。给出了在HL-LHC条件下的性能测量结果和预期的性能退化。
2012-11-16 physics.ins-det
Characterization of GEM Detectors for Application in the CMS Muon Detection System
欧洲核子研究中心大型强子对撞机紧凑型μ子螺线管实验的μ子探测系统基于不同的μ子跟踪和触发技术。特别是，探测器端盖圆盘中的μ子系统由用于触发的电阻板室和用于跟踪的阴极条室组成。目前，端盖μ子系统只有部分仪器与非常向前的探测器区域仍然未被覆盖。鉴于未来可能扩展的μ子端盖系统，我们报告使用微模式气体探测器，特别是气体电子倍增器，μ子触发和跟踪的可行性研究。本文介绍了小型三重气体电子倍增器原型探测器的结构和特性。
2010-12-16 hep-ex physics.ins-det
Calculation of Forces to the High Granularity Calorimeter Stainless Steel Absorbers Misaligned inside the CMS Superconducting Coil
本文针对CMS超导线圈内新高粒度量能器（HGCal）端盖不锈钢吸收板因正交和角度未对中所受电磁力，采用三维计算机模型进行计算，为高亮度LHC环境下的安装对中提供依据。
2024-01-08 hep-ex physics.ins-det
RPC Gap Production and Performance for CMS RE4 Upgrade
CMS实验建造了第四个电阻板室（RPC）触发站，由144个RPC组成，以提高两端盖区域的高动量μ子触发效率。所有新的CMS端盖RPC间隙都是根据韩国检测器实验室（KODEL）的QA和QC生产的。所有合格的差距已交付给三个组装地点：欧洲核子研究中心在瑞士，BARC在印度和根特大学在比利时的RPC探测器组件。在本文中，我们提出了详细的程序中使用的生产RPC的差距通过CMS升级。
2014-08-16 physics.ins-det
The CMS inner Tracker Endcap PiXel upgrade
欧洲核子研究中心的高亮度大型强子对撞机（HL-LHC）预计将以14 TeV的质心能量碰撞质子，并达到前所未有的峰值瞬时亮度$7.5 \times 10^{34} \text{cm}^{-2} \text{s}^{-1}$，平均堆积顶点数为200。这将使ATLAS和CMS实验能够在项目的生命周期内收集积分亮度高达$4000\,\mathrm{fb}^{-1}$的数据样本。为了适应这些苛刻的条件，CMS探测器将在启动HL-LHC之前进行大幅升级，这一计划被称为CMS第二阶段升级。整个CMS硅像素探测器（IT）将被替换，新的探测器将具有更高的辐射硬度，更高的粒度和处理更高数据速率和更长触发延迟的能力。升级后的IT将由桶部件TBPX以及小型和大型前向盘TFPX和TEPX组成。TEPX检测器的每端有四个大圆盘，可将覆盖范围扩展到$\lvert η\rvert \approx 4.0$。在TEPX中，模块排列在五个同心环中。在这方面的贡献，新的TEPX探测器将提出，特别关注的力学设计和热性能，使用有限元方法。的冷却管和磁盘的支持结构连接的模块与CO $_2$冷却剂的材料选择的影响，以及。
2023-01-25 physics.ins-det
An FPGA-based readout chip emulator for the CMS ETL detector upgrade
我们提出了一个基于FPGA的读出芯片仿真器板的CMS端盖定时层（ETL）检测器升级。仿真器板使用Intel Cyclone 10 GX FPGA来仿真四个端盖层读出芯片（ETROCs）的数字功能。基于实际的ETROC设计，实现并验证了固件。仿真器板用于ETROC数字设计验证和系统开发。
2023-02-03 physics.ins-det
Rate capability of large-area triple-GEM detectors and new foil design for the innermost station, ME0, of the CMS endcap muon system
为了将CMS μ子谱仪的接受范围扩展到区域2.4 $<|η|<$ 2.8，计划在CMS第2阶段升级中使用形成ME 0站的三个GEM室的堆栈。这些大面积微模式气体探测器必须在具有挑战性的环境中工作，预期背景粒子通量高达150 kHz/cm $^2$。与传统的非电阻性气体检测器不同，这种三重GEM检测器的速率能力不受空间电荷效应的限制，而是受由于流过电阻性保护电路（作为放电猝灭器引入）的雪崩感应电流引起的腔室电极上的电压降的限制。我们提出了一个大面积的三重GEM探测器的辐照研究与中等通量，以获得高的综合命中率。结果表明，下降高达40%的标称检测器气体增益，这将导致跟踪效率的严重损失。我们讨论了可能的缓解策略，导致一个新的设计的创业板箔电极分割在径向方向上，而不是“传统的”横向分割。新设计的优点包括跨不同扇区的均匀命中率、无需电压补偿的增益-损耗最小化以及检测器增益与背景通量形状的独立性。
2022-01-22 physics.ins-det
Commissioning and first results from the CMS phase 1 upgrade pixel detector
CMS像素探测器的第1阶段升级旨在保持$2 \times 10^{34} \mathrm{~cm}^{-2} \mathrm{~s}^{-1}$瞬时亮度下的跟踪性能。桶和端盖磁盘系统现在都具有一个额外的层（4个桶层和3个端盖磁盘），以及一个数字读出，提供足够大的带宽来读出其1.24亿像素通道（与以前的系统相比，像素增加了87.7%）。后端控制和读出系统也相应地从基于VME的升级为基于微型TCA的。该探测器现在还配备了双相CO $_2$冷却系统，可减少跟踪区域的材料预算。该探测器已于2017年初安装在CMS内部，目前正在采集数据。这些会议记录讨论了CMS第1阶段像素探测器的调试和操作经验。CMS第一阶段像素探测器与今年的大型强子对撞机质子-质子碰撞数据的第一个结果。新的像素检测器在命中分辨率、跟踪和顶点分辨率方面优于前一个。
2018-07-24 hep-ex physics.ins-det
Energy calibration and resolution of the CMS electromagnetic calorimeter in pp collisions at sqrt(s) = 7 TeV
利用2010年和2011年LHC运行的质子-质子碰撞数据，在质量中心能量为7 TeV，积分亮度约为5毫微微电子能垒的条件下，对CMS探测器的电磁量热计（ECAL）进行了能量标定和分辨率测定。探测器操作的关键方面，如环境稳定性，对齐，和同步，提出。详细讨论了现场校准程序，包括在CMS探测器内部具有挑战性的辐射环境中维持校准。在ECAL桶的中心区域，Z玻色子衰变产生的电子的能量分辨率优于2%（对于赝快度abs（eta）<0.8），在其他地方为2-5%。125 GeV希格斯玻色子玻色子衰变产生的光子的能量分辨率在整个桶中从1.1%到2.6%变化，在端盖中从2.2%到5%变化。绝对能量的校准是从Z到e+e-衰变确定的，在桶中的精度为0.4%，在端盖中的精度为0.8%。
2013-10-04 hep-ex physics.ins-det
Characterization of the CMS Endcap Timing Layer readout chip prototype with charge injection
我们提出了一个读出专用集成电路（ASIC）的CMS端盖定时层（ETL）的高亮度LHC升级与电荷注入的特性。该ASIC名为ETROC，采用65 nm CMOS技术开发，读取低增益雪崩探测器（LGAD）的16x16像素矩阵。要求ETROC的抖动贡献低于40 ps，以实现每次命中50 ps的总时间分辨率。ETROC中的模拟读出电路由前置放大器和前置放大器组成。ADC处理LGAD电荷信号，其最大可能值约为15 fC。ADC产生数字脉冲，提供到达时间（TOA，前沿）和超阈值时间（TOT，脉冲宽度）信息。ETROC（ETROC0），实现了一个单一的模拟读出电路通道的原型已与电荷注入进行了评估。模拟读出电路的抖动，从ADC的前沿测量，是优于16 ps的电荷大于15 fC的传感器电容。由不同脉冲高度引起的时间游走可以使用TOT测量来校正。时间分辨率分布具有29 ps的标准偏差后，从电荷注入的时间步行校正。在室温下，在低功耗和高功耗模式下，测量的功耗分别为每像素0.74 mW和1.53 mW。测试结果表明，该器件的功耗为每像素0.84 mW。单独使用ASIC或LGAD传感器，其表征性能满足ETL的挑战性要求。
2021-09-02 physics.ins-det
The Upgrade of the CMS RPC System during the First LHC Long Shutdown
CMS μ子系统包括在筒和端盖区域中的电阻板室（RPC）。它们主要用作触发探测器，也改善了μ子参数的重建。多年来，大型强子对撞机的瞬时光度逐渐增加。在LHC第一阶段（运行的前10年），在14 TeV的能量下，最终的光度预计将超过其设计值10^34/cm^2/s。为了准备这台机器以及为此进行的实验，计划在2013-2014年和2018-2019年进行两次长时间的停机。CMS协作计划在这些长期关闭期间进行几次检测器升级。特别是，μ子探测系统应该能够在高粒子速率下维持有效的1级μ子触发器的低pT阈值。确保这一点的措施之一是在两个端盖区域中添加第四层来扩展当前RPC系统。在第一次长时间停堆期间，这两个新站将在|eta| <1.6的区域配备144个高压层压板（HPL）双间隙RPC，以雪崩模式运行，其设计与现有CMS端盖室相似。在这里，我们提出了CMS RPC系统的第一次长时间停堆的升级计划，包括扩展系统的触发模拟研究，以及新的HPL生产，腔室组装和质量控制程序的细节。
2012-09-10 hep-ex physics.ins-det
A Low-Power Time-to-Digital Converter for the CMS Endcap Timing Layer (ETL) Upgrade
本文介绍了一种时间-数字转换器（TDC）的设计和测试结果。TDC将是读出ASIC的一部分，称为ETROC，为高亮度LHC升级的CMS端盖定时层（ETL）读出低增益雪崩探测器（LGAD）。ETROC设计的挑战之一是，在1%的名义命中占用率下，要求TDC每个像素的功耗低于200 W。为了满足低功耗的要求，我们使用一个单一的延迟线的到达时间（TOA）和超过阈值的时间（TOT）的测量没有延迟控制。双选通自校准方案用于补偿工艺变化、温度和电源电压。TDC采用65 nm CMOS工艺制造。TDC的整体性能进行了评估。TOA在其11.6 ns的有效动态范围内具有17.8 ps的仓大小。经非线性校正后，TOA的有效测量精度为5.6ps，未经非线性校正的有效测量精度为9.9ps。TDC块在命中占用率为1%时消耗97 W。在23 C至78 C的温度范围和1.05 V至1.35 V（标称值为1.20 V）的电源电压范围内，TOA的自校准区间大小变化在0.4%以内。所测得的TDC性能满足要求，除了更多的测试将在未来进行，以验证TDC符合辐射耐受性规范。
2020-10-31 cs.SY eess.SY hep-ex
Effects of the electronic threshold on the performance of the RPC system of the CMS experiment
电阻板室对于大型强子对撞机（LHC）CMS实验的桶和端盖区域的μ子触发都具有非常重要的作用。为了优化它们的性能，调整从这些探测器读取信号的前端板的电子阈值是至关重要的。在本文中，我们提出了一项研究的结果，旨在评估的RPC效率，集群大小和检测器的固有噪声率，电子阈值电压的变化的影响。
2020-06-02 hep-ex physics.ins-det
Silicon Photomultipliers in the CMS Upgrade
University of Notre Dame（圣母大学）；Institute of Nuclear Research（核物理研究所）
本文讨论硅光电倍增管在CMS探测器升级中的广泛应用，包括Phase I和Phase II阶段的实施，以及针对不同子探测器面临的挑战和解决方案。
2026-06-15 physics.ins-det
GEM Detectors for the CMS Endcap Muon System: status of three new detector stations
本文介绍CMS缪子系统三个GEM探测站的进展：GE1/1调试近完成、效率超95%，GE2/1将启动安装，ME0正开展研发，以适配HL-LHC高亮度下的缪子探测需求。
2023-05-03 hep-ex physics.ins-det
Leakage current of high-fluence neutron-irradiated 8" silicon sensors for the CMS Endcap Calorimeter Upgrade
研究高通量中子辐照下8英寸硅传感器的漏电流特性，用于CMS端帽calorimeter升级。
2026-07-27 physics.ins-det
Commissioning of CMS Forward Hadron Calorimeters with Upgraded Multi-anode PMTs and μTCA Readout
与CMS正向强子量热仪PMT窗口相互作用的带电粒子的高通量为触发和离线数据分析引入了重要的背景。在长周期1期间，所有原始光电倍增管都被多阳极、薄窗口光电倍增管取代。同时，后端电子读出系统升级为μTCA读出。本文介绍了前向强子量热仪和μTCA系统的调试和校准经验。升级是成功的，并提供了质量数据运行2数据分析在13 TeV。
2016-11-16 hep-ex physics.ins-det
The CMS ME0 Upgrade: Enhancing Forward Muon Reconstruction at the HL-LHC
Panjab University（潘杰普大学）
CMS ME0升级通过六层站扩展伪横坐标覆盖范围，提升HL-LHC前方缪子重建的灵敏度和精度。
2026-03-04 hep-ex physics.ins-det
Characterization of a high bandwidth readout chain for the CMS Phase-2 pixel upgrade
CMS合作正在为高亮度LHC建造一个新的内部跟踪像素探测器。每个像素读出芯片将由160 Mbps的单个串行输入流控制，并将通过四个电流模式逻辑（CML）1.28 Gbps输出发送数据。读出芯片将被分组在模块中，并通过长达1.6米的低质量电气链路连接到低功耗千兆收发器（lpGBT）和多功能链路加收发器（VTRx+）模块，以10 Gbps的速度将数据以光学方式发送到探测器外电子设备。这些组件和系统测试的读出链的表征。
2022-09-01 hep-ex physics.ins-det
The CMS Phase-1 Pixel Detector Upgrade
CERN LHC的CMS探测器以硅像素探测器作为其最内层的子探测器。在2016/2017年LHC延长的年终技术停止中，原有的CMS像素探测器已被升级的像素系统（CMS Phase-1像素探测器）取代。升级后的CMS像素探测器旨在应对LHC在2013-2014年第一次长时间关闭期间升级加速器后实现的更高瞬时亮度。与原来的像素探测器相比，升级后的探测器具有更好的跟踪性能和更低的质量，每侧有四个桶层和三个端盖盘，以提供高达2.5的伪快度绝对值的命中覆盖。本文介绍了CMS Phase-1像素探测器的设计和构造，以及它在碰撞数据采集中从调试到早期运行的性能。
2020-12-22 hep-ex physics.ins-det
Calculation of Forces on the High Granularity Calorimeter Stainless Steel Absorber Plates in the Compact Muon Solenoid Magnetic Field
本文计算了CMS探测器新型高粒度端盖量能器（HGCal）不锈钢吸收板在3.8 T磁场中的轴向电磁力，为机械结构设计提供关键依据。
2024-01-05 hep-ex physics.ins-det
A 3-D Track-Finding Processor for the CMS Level-1 Muon Trigger
我们报告的设计和测试结果的原型处理器的CMS Level-1触发器，执行3-D的轨道重建和测量的数据记录的阴极条室的端盖μ子系统。跟踪算法是用C++编写的，使用我们开发的类库，便于自动转换为Verilog。该代码被合成到Xilinx Virtex-II系列现场可编程门阵列的固件中。第二代原型已经开发，目前正在测试中。它在60度方位角扇区中执行区域寻轨，并与40 MHz波束交叉频率同步接受3 GB/s的输入数据。寻轨算法的延迟预计为250 ns，包括传入轨道段的几何对准校正和基于CMS端盖中非均匀磁场中的μ子轨迹的最终动量分配。
2003-06-14 physics.ins-det
CMS Pixel Detector Upgrade
目前的紧凑型μ子螺线管硅像素跟踪系统已被设计为峰值亮度为1034 cm-2s-1和总剂量对应于两年的大型强子对撞机（LHC）的操作。随着LHC预期亮度的稳步增加，一种具有四个桶层和三个端盖盘的新像素探测器正在设计中。我们将介绍设计的关键点：新的几何结构，它最大限度地减少了材料预算，增加了跟踪点，以及快速数字读出架构的开发，它确保了即使在高速率下的读出效率。新的像素检测器的跟踪和顶点的预期性能也得到解决。
2011-10-10 hep-ex physics.ins-det
Study of the readout chip and silicon sensor degradation for the CMS pixel upgrade
混合硅像素探测器目前用于紧凑型μ子螺线管（CMS）实验的最内部跟踪系统。已经证明了大型强子对撞机（LHC）运行几年所能承受的辐射通量，尽管预计硅探测器靠近相互作用点的部分会出现一些退化。在大型强子对撞机升级阶段，硅像素探测器预计的剂量水平将高得多。为了面对这个方面，已经在硅传感器和读出芯片上执行了具有高于$\mathcal{O}(10^{15})$ n $_{\textrm{eq}}$ /cm $^2$的注量的专用辐照测试。在操作中的传感器和读出芯片的能量密度的函数的变化。的电荷收集效率进行了研究：部分恢复的检测器的效率，可以通过操作的检测器在一个受控的环境中，并在较高的偏置电压。
2011-10-06 hep-ex physics.ins-det
Calibration of the CMS hadron calorimeters using proton-proton collision data at $\sqrt{s} =$ 13 TeV
本文介绍了在LHC上对CMS探测器的强子量热计系统进行刻度的方法。CMS实验的强子量能器是黄铜和闪烁体的采样量能器，并且是一个中心探测器和两个端盖的形式。这些量热计覆盖伪尖端$|η| <$ 3并位于螺线管磁体内部。位于电磁线圈外部的外部量热计覆盖$|η| <$ 1.26，钢和石英纤维切伦科夫前向量热计将覆盖范围扩展到$|η| <$ 5.19。量热计的初始校准是基于测试光束的结果，并通过使用放射源和激光来增强。使用在$\sqrt{s} =$ 7、8和13 TeV收集的质子-质子碰撞数据，以及在LHC射束不存在期间收集的宇宙射线μ子数据，大大改善了校准。目前的校准是使用2016年期间收集的早期13 TeV数据进行的，对应于35.9 fb $^{-1}$的积分亮度。通道的相互校准利用了能量沉积在方位角上的近似均匀性。中心量能器和端盖量能器的绝对能量标度是用孤立带电强子设定的。使用Z $\to$ ee数据设置前向量热计电磁部分的能量标度。外部量热计的能量标度已确定与测试束数据，并通过高横向动量射流的数据确认。在本文中，我们提出的校准方法和精度的细节。
2020-05-06 hep-ex physics.ins-det
Performance of the CMS Hadron Calorimeter with Cosmic Ray Muons and LHC Beam Data
在枪管、端盖和前部区域的CMS强子量热仪已完全调试完毕。宇宙射线数据是在地面大厅和安装在地下数百米的实验大厅后，在有和没有磁场的情况下拍摄的。2008年9月，在LHC的几天束流期间也进行了各种测量。校准参数提取，并已检查的能量响应的HCAL确定从测试束数据。
2010-01-03 physics.ins-det
Test Beam Campaigns for the CMS Phase I Upgrade Pixel Readout Chip
目前的CMS硅像素探测器作为CMS实验的最内部组件，在LHC设计亮度下表现良好，但在LHC峰值亮度为2x 10 e34 cm^-2 s^-1时会出现严重的效率低下。因此，计划升级CMS像素检测器，包括新的读出芯片。芯片设计包括额外的片内缓冲单元以及像素单元中的高速数据链路和低阈值比较器。通过这些改变，升级后的像素检测器将能够在高亮度和堆积所带来的增加的要求下保持或甚至提高当前检测器的效率。这些设计变化的影响，例如位置分辨率和电荷收集效率进行了详细研究，使用精密跟踪望远镜在DESY试验束设施。高望远镜跟踪分辨率使得即使在被测设备的单个像素单元内也可以精确研究跟踪效率、电荷共享和收集。该出版物重点介绍了新像素读出芯片的改进性能和功能，并总结了未辐照和辐照器件的测试光束活动结果。芯片设计的功能，其改进的充电阈值，重新设计的数据传输和缓冲方案已被验证。
2014-10-02 hep-ex physics.ins-det
The Apollo ATCA Design for the CMS Track Finder and the Pixel Readout at the HL-LHC
高亮度LHC的挑战性条件需要为触发和数据采集系统量身定制的硬件设计。阿波罗平台的特点是一个“服务模块”，带有一个功能强大的系统模块计算机，提供标准的ATCA通信和特定应用的“命令模块”，带有大型FPGA和高速光纤链路。CMS版本的阿波罗将用于寻轨器和像素读出。它具有多达两个大型FPGA和100多个光链路，速度高达25 Gb/s。我们仔细研究了电路板的设计和性能，使用定制的固件来测试功耗、散热和光链路完整性。本文介绍了这些性能测试的结果，设计更新和未来的计划。
2022-02-03 hep-ex physics.ins-det
Towards a two-dimensional readout of the improved CMS Resistive Plate Chamber with a new front-end electronics
作为紧凑型μ子螺线管实验第二阶段升级计划的一部分，新的电阻板室将安装在前部区域。在大型强子对撞机的高亮度阶段，预计在该地区的高背景条件，因此，已提出了一种改进的RPC设计与新的前端电子保持更高的速率能力和更好的时间分辨率。一种新的技术被用于前端电子设备，导致非常低的可实现的阈值的数量级为几个fC。在改进的RPC的设计中至关重要的是二维读出的能力，以提高空间分辨率，主要是由触发器的要求。在这项工作中，第一个性能的结果，对这个二维读出的基础上采取的数据与两个嵌入式正交读出条的真实大小的原型室。此外，专门研究的μ子簇的大小作为石墨电阻率的函数进行了讨论。
2020-05-31 hep-ex physics.ins-det
The Online Calibration, Operation, and Performance of the CMS Pixel Detector
CMS像素探测器由大约6600万个硅像素组成，其模拟信号由15，840个可编程读出芯片读出。随着LHC最近的启动，探测器现在正在收集用于精确顶点和寻轨的数据。在准备数据采集时，探测器的读出芯片及其支持的读出和控制电子设备进行了校准。将介绍自2008年夏季安装探测器以来进行的校准。这些校准集中在读出芯片的阈值和模拟响应的优化。还将讨论LHC早期运行期间探测器的操作。将描述定期执行的校准和处理大光束背景事件的读出的机制。
2011-01-10 hep-ex physics.ins-det
Serial powering and signal integrity characterization for the TEPX detector for the Phase-2 CMS Inner Tracker
整个CMS硅像素探测器将被替换，以在高亮度LHC上运行。在本文中，将介绍新的Tracker Endcap Pixel探测器，重点介绍一种新的概念，通过圆盘形PCB为模块提供电源和数据连接。由于这部分探测器还具有CMS Phase-2内部跟踪器中最长的串行供电链，因此重点放在串行供电结果和信号完整性的表征上。
2021-11-12 physics.ins-det
Commissioning and Operation of the New CMS Phase-1 Pixel Detector
CMS像素探测器的第一阶段升级由四个桶层（BPix）和每个端盖（FPix）中的三个前向磁盘组成。它在1，856个模块中包含总共1.24亿像素通道，其设计可承受高达$2 \times 10^{34}\,$ cm $^{-2}$ s $^{-1}$的瞬时亮度。探测器的不同部分在去年组装完成，后来被带到CERN安装在CMS跟踪器内。在组装过程中的各个阶段，已经进行了测试，以确保读出和电力电子设备以及冷却系统符合设计规范。在对各个组件进行测试之后，在CMS内部安装之前进行了系统测试。除了审查这些测试，我们还介绍了使用中央CMS DAQ系统现场检测器的最终调试结果。最后，我们审查的结果，从最初的操作的探测器首先与宇宙射线，然后与pp碰撞。
2017-09-29 hep-ex physics.ins-det
Performance of the CMS Pixel Detector at an upgraded LHC
CMS实验将包括用于模式识别和顶点化的像素检测器。它将由三个桶层和每侧的两个端盖组成，提供三个空间点，最高伪刚度为2.1。考虑到LHC环境下探测器性能的局限性，本文讨论了一种用于改进型LHC的8-9层像素探测器。
2005-10-24 physics.ins-det
Design and Performance of the CMS Pixel Detector Readout Chip
CMS像素检测器的读出芯片必须处理巨大的数据速率。片内零抑制是不可避免的，并且命中数据必须在第一级触发的延迟期间被本地缓冲。死区时间必须保持在最低限度。它由来自读出的贡献主导。为了保持其低的模拟读出方案已被采用，其中像素地址是模拟编码的。我们提出了最终CMS像素探测器读出芯片的结构，特别强调模拟读出链。其性能的测量进行了讨论。
2006-02-24 physics.ins-det
Commissioning and Performance of the CMS Pixel Tracker with Cosmic Ray Muons
紧凑型μ子螺线管实验的像素探测器由三个桶层和每个端盖的两个磁盘组成。该探测器于2008年夏季安装，进行了电荷注入调试，并在宇宙射线数据采集期间在3.8 T磁场中运行。本文报告的第一次运行经验，并提出了结果的像素跟踪器的性能，这被发现是符合本检测器的设计规格。在高动量μ子样品中测量的横向碰撞参量分辨率为18微米。
2010-02-02 physics.ins-det
Experience with CMS pixel software commissioning
CMS像素探测器，由三个桶层和两个端盖磁盘在每个桶端，安装在CMS实验在2008年夏天。在脉冲注入的初步调试阶段之后，探测器参与了宇宙射线触发和3.8T场的数据采集。在这篇文章中，我们描述了事件重建的软件，以及校准工具的状态。此外，我们报告的第一次运行经验与CMS和检测器性能的初步结果。
2008-12-03 physics.acc-ph physics.ins-det
Radiation Testing of New Readout Electronics for the CMS ECAL Barrel
本文介绍了为CMS ECAL桶部在HL-LHC运行而设计的新读出电子学，通过在CERN和PSI设施对原型读出塔进行辐射测试，验证了其在预期辐射环境下的正常功能。
2025-03-05 hep-ex physics.app-ph physics.ins-det
BDAQ53, a versatile pixel detector readout and test system for the ATLAS and CMS HL-LHC upgrades
BDAQ53是RD53系列混合像素探测器读出芯片的读出系统和验证框架。这些芯片是为ATLAS和CMS实验的内部跟踪探测器升级而设计的。BDAQ 53用于需要多功能性和快速定制的应用中，例如实验室测试环境，测试光束活动和质量控制测量的永久设置。它由定制和商业硬件、基于Python的软件框架和FPGA固件组成。BDAQ 53是作为开源软件开发的，软件和固件都托管在公共存储库中。
2020-10-05 physics.ins-det
Potential Upgrade of the CMS Tracker Analog Readout Optical Links Using Bandwidth Efficient Digital Modulation
先进的数字通信方案在CMS跟踪器读出光链路的未来升级中的潜在应用目前正在CERN进行研究。我们的实验表明，多Gbit/s的数据速率是可能的，在目前的40 MSamples/s的模拟光链路采用类似的技术，在ADSL。该概念涉及使用一个或多个数字调制的正弦载波，以便有效地利用可用带宽。
2010-04-27 physics.ins-det
Precision timing calorimetry with the CMS HGCAL
现有的CMS端盖量热计将被高粒度量热计（HGCAL）取代，用于在高亮度（HL）LHC上运行。辐射硬度和优异的物理性能将通过利用硅垫传感器和SiPM上闪烁体瓷砖与高纵向和横向分割实现。HL-LHC的主要挑战之一将是高度堆积的环境，相互作用顶点不仅在位置上，而且在时间上分散。为了有效地拒绝源自堆积的颗粒，30 ps量级的精确定时信息将是非常有益的。为了达到这样的性能目标，HGCAL将为信号高于12 fC（相当于3-10 MIP）的单个命中提供定时测量，使得由$p_T$ > 5 GeV的粒子产生的团簇应具有优于30 ps的定时分辨率。考虑到系统的复杂性和尺寸，这对读出电子设备以及校准和重建过程提出了特别的挑战。我们提出了前端电子设计的挑战，在实验室和光束环境中的原型测试的结果，以及从模拟预期的定时性能。
2020-05-27 hep-ex physics.ins-det
Investigation and Mitigation of Crosstalk in the Prototype ME0 GEM Detector for the Phase-2 Muon System Upgrade of the CMS Experiment
LHC正在进行高亮度升级，这将使瞬时亮度增加至少五倍，从而导致前方区域的μ子通量率更高，这将压倒CMS实验的当前触发系统。ME0是一种气体电子倍增器探测器，被提议用于第二阶段μ子系统升级，以帮助提高μ子接受能力并控制1级μ子触发率。为了降低高压放电的可能性，ME0设计了两侧分段的GEM箔。ME0的初始测试显示读出扇区之间存在大量串扰。在这里，我们调查，表征和量化的检测器中的串扰，并估计该室的性能，通过模拟的检测器死区时间，效率损失，和前端电子响应的结果，这种串扰。通过直接施加一个方波电压脉冲与脉冲发生器的检测器的读出条上产生的信号的串扰的结果进行了总结，并提出了各种缓解策略的功效。串扰是读出板上的读出条之间以及读出条与GEM 3底部之间的电容耦合的结果。串扰通常还遵循这样的模式，其中串扰的最大幅度在检测器中的相同方位角读出段内并且在最近的水平段中。使用旁路电容器和较大的HV段成功地降低了串扰：我们观察到先前经历从$(1.66\pm0.03)\%$到$(1.11\pm0.02)\%$的串扰的扇区中的串扰的最大降低，其中所有HV段并联连接在GEM 3的底部，具有HV低通滤波器和HV分压器。这些缓解策略稍微增加了更远的读出扇区中的串扰$\big(\hspace{-0.1cm}\lessapprox 0.4\%\big)$。
2021-02-05 hep-ex physics.ins-det
Performance of a Large-Area GEM Detector Prototype for the Upgrade of the CMS Muon Endcap System
气体电子倍增器（GEM）技术正在考虑用于CERN LHC第2阶段CMS实验的前向μ子升级。它的第一个实施计划在GE 1/1系统中的$1.5 < \midη\mid < 2.2$区域的μ子端盖主要是控制μ子1级触发率后，第二次长时间的LHC关闭。GE 1/1三重GEM检测器由3，072个径向条读出，其中455 $μ$ rad间距布置在八个$η$扇区中。我们在佛罗里达理工大学组装了一个1米长的全尺寸GE 1/1原型，并在费米实验室使用Ar/CO $_{2}$ 70：30和RD 51可扩展读出系统在20-120 GeV强子束中对其进行了测试。四个小型GEM探测器具有2-D读出和36 $μ$ rad的平均测量方位分辨率，提供了精确的参考轨迹。建设这个最大的创业板探测器建成的日期。条带集群参数，检测效率和空间分辨率进行了研究与位置和高电压扫描。平台检测效率为[97.1 $\pm$ 0.2（stat）]\%。当在效率平台的中心操作并使用全脉冲高度信息时，发现方位分辨率为[123.5 $\pm$ 1.6（stat）] $μ$ rad。当校正由于离散读出条引起的偏差时，分辨率可略微提高$\sim$ 10 $μ$ rad。CMS升级设计需要具有二进制命中输出的读出电子设备。当相应地形成条带簇而没有电荷加权并且具有固定的命中阈值时，测量到[136.8 $\pm$ 2.5 stat] $μ$ rad的位…
2014-12-08 physics.ins-det
